湖南大学工程热力学试题及答案2

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2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式g

v p R c c =-。……（ × ）

3. 不可逆过程不能T-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。………… （ × ）

4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。………………………（ × ）

5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。……………………（ √ ）

6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。…………………（ × ）

7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。……………（ × ）

8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。…………………………（ × ）

9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。………………………………………（ √ ） 10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。…………………………（ √ ）三、选择题（每小题2分，共20分）

1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（ B ）。

A.热力学能；

B.熵；

C.压力；

D.温度 2. ?

+?=pdv u q 适用于（ B ） A 理想气体可逆过程 B 一切气体可逆过程

C 理想气体一切过程

D 理想气体准静态过程

3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ）

A. 比热容

B. 比焓

C. 质量气体常数

D. 比熵 4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。

A.空气作功量大于其热力学能增量；

B.空气作功量等于其热力学能增量；

C.空气作功量小于其热力学能增量；

D.无法确定 5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大？（ A ）。

A. 100oC ，20bar ；

B. 200oC ，10bar ；

C. 100oC ，10bar ；

D. 150oC ，15bar 6. 某制冷机在热源1T =300K 及冷源2T =250K 之间工作，其输入功W 为25kJ ，从冷源吸热量Q ,2为110kJ ，此制冷机是（ C ）。

A.可逆的；

B.不可逆的；

C.不可能的；

D.可逆或不可逆的 7.工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内，则：（ B ）。

A.储能不变，熵增大

B.储能不变，熵不变

C.储能增大，熵增大

D.储能增大，熵不变

8. 理想气体进行了一个降温，升压的多变过程，则多变指数n 满足：( B )

A. n >k ；

B.n

C.n =k D 不能确定 9. 系统经过不可逆循环过程后，其熵变 ( B )

A.大于0；

B.等于0；

C.小于0；

D.不定

10. 在密闭门窗的房间内，有一台启动的冰箱，将冰箱门打开，经一段时间运行，则室内温度将（ B ）

A.降低；

B.升高；

C.不变；

D.不定四、简答题（共15分）

1. 某理想气体经历了下述循环：某理想气体经历了下述循环：（I ）等容吸热，压强从P1升高到P2；（II ）可逆绝热膨胀，压强从P2又回到P1；（III ）等压压缩，体积又回

到循环的初始值，分别在p-v 图及T-s 图上画出这个循环。（5分）答：

P V

2. 热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。（5分）答：热力学第一定律实质上就是能量守恒与转换定律，即热力过程中参与转换和

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传递的能量在数量上是守恒的。其表达式为dE iso =0。对于常用的闭口系和稳定流动开口系其表达式为q=Δu+w 和q=Δh+1/2Δc f 2+g Δz+w s =Δh+w t 。

热力学第二定律实质上揭示了热力过程的方向、条件和限度，揭示了能量品质的高低。只有同时满足热力学第一定律和第二定律的过程才能实现。其表达式为

dS iso ≥0、0

≤?T

δ或

≥?T

s δ。

3. 压气机高压缩比时为什么采用多级压缩中间冷却方式？（画p-v 图说明）

答：采用多级压缩、中间冷却，有如下一些好处：

1）可降低排气温度 2）可减少压气机耗功量 3）对于活塞式压气机可提高压气机的容积效率

五、计算题（共40分）

1. 设气缸中1kg 空气（可作理想气体处理）经历一可逆多变过程从初态t 1=27℃、p 1=0.1Mpa 压缩到终态p 2=1MPa ，其多变指数n=1.3。设空气的比热容为定值。求过程的膨胀功、技术功、热量和内能变化量、熵变、焓变。在p-v 图上画出该过程，并表示出膨胀功、技术功。（该气体的气体常数R g =0.287kJ/(kg ·K)、绝热指数k =1.4)（10分）解：

2211n n T p T p -??= ??? 1 1.311.3

22111(27327)*510.40.1n n

p T T K p --????==+= ? ?????

1211

*()1**0.287*(300510.4)201.31 1.31

g W m R T T KJ n =-=-=---

1.3*(201.3)261.69t W nW KJ ==-=-

21()1*0.717*(510.4300)150.8568v U mc T T KJ ?=-=-=

150.8568(210.3)59.4432Q U W KJ =?+=+-=- 21()1*1.005*(510.4300)211.452p H mc T T KJ ?=-=-=

2211510.41ln ln 1*1.005ln 0.287ln 0.127/3000.1p g T P S m c R KJ K T P ????????

?????=-=-=- ? ? ? ? ? ? ????????????

0 2. 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，压力为1000kPa ，27℃。充气开始时，储气罐内为真空，求充气终了时罐内空气的温度。设充气（10分）

δQ =d(m·u )+(h out +c 2fout +gz out )δm out -(h in +c 2fin +gz in ) δm in +δW s

由于储气罐充气过程为绝热过程，没有气体和功的输出，且宏观能差值和重力位δQ =0，δm out =0，(c 2fin +gz in )δm in =0，δW s =0，δm in =d m ，故有：

d(m·u )=h in ·d m

经积分可得：m·u = h in ·m ?u = h in ?T 2= h in /c v = c p T in /c v =1.4×300=420K

3. 一活塞气缸装置中的气体经历了2个过程。从状态1到状态2，气体吸热500kJ ，

活塞对外做功800kJ 。从状态2到状态3是一个定压的压缩过程，压力为p=400kPa ，气体向外散热450kJ 。并且已知U1=2000kJ ，U3=3500kJ ，试计算2-3过程中气体体积的变化。（10分）

解：W 23=p 2(V 3-V 2) 求出W 23，则可求出V 3-V 2 对于过程1-2， ΔU 12=U 2-U 1=Q 12-W 12 所以U 2 =Q 12-W 12+U 1=500-800+2000=1700kJ 对于过程2-3，有

W 23= Q 23-ΔU 23= Q 23-（U 3- U 2）=-450-（3500-1700）=-2250kJ

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所以 ΔV 23=V 3-V 2= W 23/ p 2=-2250kJ/400kPa= -5.625 m 3

4. 已知A 、B 、C 3个恒温热源的温度分别为500K ，400K 和300K ，有可逆机在这3个热源间工作。若可逆机从A 热源净吸入3000kJ 热量，输出净功400kJ ，试求可逆机与B 、C

解：W Q Q Q C B A +=+

0=+--=

B B A A iso T Q T Q T Q S 代入数据：

4003000+=+C B Q Q

0300

4005003000=+--C B Q Q 解得：3200-=B Q 600-=c Q